En diciembre de 2020, los astrónomos detectaron un inusual estallido de luz en una galaxia a unos 848 millones de años luz de distancia, una región con un agujero negro supermasivo en su centro que había permanecido prácticamente en silencio hasta entonces. La energía de la explosión disminuyó misteriosamente cada 8,5 días antes de que el agujero negro se calmara, similar a un caso de hipo celestial.
Ahora los científicos creen haber descubierto la razón de este comportamiento inusual. El agujero negro supermasivo está orbitado por un agujero negro más pequeño que periódicamente perfora el disco de acreción del objeto más grande durante su viaje, liberando una nube de gas. Esto sugiere que los discos de acreción de los agujeros negros pueden no ser tan uniformes como pensaban los astrónomos, según un estudio nuevo rol publicado en la revista Science Advances.
El coautor Dheeraj “DJ” Pasham, del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, destacó la alerta comunitaria que se emitió después de que el All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) detectara la explosión, denominada ASASSN-20qc. Estaba intrigado y todavía le quedaba algo de tiempo en el telescopio de rayos X, llamado NICER (el Explorador de Composición Interior de Estrellas de Neutrones) a bordo de la Estación Espacial Internacional. Apuntó el telescopio a la galaxia de interés y recopiló datos durante unos cuatro meses, tras lo cual la explosión desapareció.
Pasham notó un patrón extraño al analizar cuatro meses de datos. Los estallidos de energía disminuyen cada 8,5 días en el régimen de rayos X, del mismo modo que el brillo de una estrella puede atenuarse brevemente cada vez que un planeta en órbita pasa por delante. Pasham estaba intrigado por qué tipo de objeto podría causar un efecto similar en toda una galaxia. Fue entonces cuando se topó con un artículo teórico de físicos checos que sugerían que era posible que un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia tuviera un agujero negro más pequeño en órbita; predijeron que, en las circunstancias adecuadas, esto podría producir un efecto periódico como el que Pasham observó en sus datos de rayos X.
Petra Sukova, Instituto Astronómico CAS
«Estaba muy entusiasmado con esta teoría e inmediatamente le envié un correo electrónico para decir: 'Creo que estamos observando exactamente lo que predijo su teoría'». pasham dijo. Unieron fuerzas para realizar simulaciones incorporando los datos NICER y los resultados respaldaron la teoría. Se estima que el agujero negro en el centro de la galaxia tiene una masa de 50 millones de soles. Como no hubo ninguna explosión antes de diciembre de 2020, el equipo cree que solo había, como mucho, un tenue disco de acreción alrededor de ese agujero negro y un agujero negro más pequeño en órbita, con entre 100 y 10.000 masas solares, que escapó a la detección debido a este.
Entonces, ¿qué ha cambiado? Pasham et al. sugieren que una estrella cercana quedó atrapada en la atracción gravitacional del agujero negro supermasivo en diciembre de 2020 y fue destrozada, lo que se conoce como evento de interrupción de marea (TDE). Como se informó anteriormente, en una TDE, parte de la masa original de la estrella fragmentada es expulsada violentamente hacia afuera. Esto, a su vez, puede formar una anexar disco alrededor del agujero negro que emite potentes rayos X y luz visible. Los chorros son una de las formas en que los astrónomos pueden inferir indirectamente la presencia de un agujero negro. Estas emisiones de salida normalmente ocurren poco después del TDE.
Parece que esto es lo que sucedió en el sistema actual para causar la repentina explosión en el agujero negro supermasivo primario. Ahora tenía un disco de acreción mucho más brillante, por lo que cuando su compañero, el agujero negro más pequeño, pasó a través del disco, se emitieron columnas de gas más grandes de lo normal. Afortunadamente, esa columna apuntaba en dirección a un telescopio de observación.
Los astrónomos conocen desde hace algún tiempo los sistemas binarios de agujeros negros llamados “David y Goliat”, pero “esta es una bestia diferente”. dijo Pasham.. “No encaja con nada de lo que sabemos sobre estos sistemas. Estamos viendo evidencia de objetos que entran y pasan a través del disco, en diferentes ángulos, lo que desafía la imagen tradicional de un simple disco gaseoso alrededor de los agujeros negros. Creemos que existe una enorme población de estos sistemas”.
Avances científicos, 2024. DOI: 10.1126/sciadv.adj8898 (Acerca del DOI).
